水力发电学报
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2024年 43卷 3期
刊出日期:2024-03-25

 
     
1 编辑部推荐论文:气候变化对青海湖水位的影响及机理分析 Hot!
骆卓然, 刘家宏, 张尚弘, 周晋军, 张丽, 邵薇薇
DOI: 10.11660/slfdxb.20240301
为系统分析气候变化背景下青海湖水位的变化过程及影响机理,本研究利用1971—2020年青海湖流域的站点观测资料,运用时间序列分析、地统计学插值和相关性分析相结合的方法,定量分析了青海湖流域水文和气象要素的时空变化特征,并基于全球气候模式预估了不同情景下降水和水位的变化趋势。结果表明:过去50年间青海湖水位和水面面积呈先下降后上升的过程,径流量、降水量和气温呈增加趋势,而蒸发量则明显减小;青海湖水位受径流量、降水量、气温和蒸发量的影响非常显著,相关系数分别高达0.92、0.92、0.88和0.81;2021—2040年青海湖水位在不同情景下均呈上升趋势,年平均水位上升速率分别为0.218、0.187、0.125和0.132 m/a。本研究将为气候变化背景下高原湖泊水循环机理揭示及其量化分析提供科学依据。
2024 Vol. 43 (3): 1-13 [摘要] ( 44 ) PDF (6793 KB)  ( 98 )
14 床沙级配调整对黄河下游洪水演进的影响
张晓雷, 徐志恒, 杨晨, 毕峥峥
DOI: 10.11660/slfdxb.20240302
小浪底水库运行以来,进入黄河下游的水沙条件出现了较大变化,受水库清水下泄影响,黄河下游床沙粒径出现了明显的粗化。为了探讨床沙级配粗化对黄河下游洪水演进的影响,本文首先建立了适用于黄河下游的一维水沙耦合数学模型,然后采用花园口至孙口河段2020年4—10月的实测洪水过程对模型进行了验证;其次根据河段床沙粗化特点,并以花园口床沙粗化过程为代表,设计了4组床沙级配作为模拟计算的初始床沙条件;最后采用验证后的模型进行了模拟计算,分析了床沙级配调整对洪水演进的影响。结果表明:床沙级配调整对黄河下游的流量、水位、含沙量、洪水演进时间以及河段冲淤量均有影响,但是对流量影响较小,而水位、含沙量、洪水演进时间与河段冲淤量对床沙级配的改变响应较为敏感。床沙中值粒径d50由0.076 mm(级配1)增至0.242 mm(级配4)时,夹河滩断面水位增高0.89 m,花园口至孙口河段冲淤量由冲刷0.679亿m3转变为淤积0.059亿m3,冲刷量减幅为109%。研究结果可为新水沙情势下黄河下游河道治理提供借鉴与参考。
2024 Vol. 43 (3): 14-23 [摘要] ( 34 ) PDF (2563 KB)  ( 67 )
24 小区尺度雨洪过程模拟及径流分配特性研究
官保君, 侯精明, 李东来, 王添, 吕佳豪, 范臣臣, 高徐军, 申若竹, 黄绵松
DOI: 10.11660/slfdxb.20240303
为了研究小区尺度地表径流各组分占比随不同重现期降雨的变化规律,以西咸新区天福和园小区为研究对象,采用GAST-SWMM耦合模型,以模拟时长及地形边界条件为变量进行研究分析。研究表明:经两场实测降雨过程验证,模型确定性系数分别为0.83和0.82,表明构建的一二维耦合模型精度较高;在本文设置的两种工况下,小区地表径流外排率和管网排水率均随降雨重现期增大而以渐进曲线形式增大,土壤下渗占比和地表填洼率随降雨重现期增大而减小;小区地表径流外排和管网排水主要发生在降雨期间,分别占各自排水总量的94.88%和94.36%;小区地形边界条件对径流过程模拟的影响不容忽视,在有围墙及无围墙工况下平均地表径流外排率分别为9.42%、22.55%。本研究可为地势相对四周较低区域的排水防涝设计提供参考。
2024 Vol. 43 (3): 24-34 [摘要] ( 38 ) PDF (1928 KB)  ( 54 )
35 巴基斯坦卡洛特水电站取水防沙试验研究
刘玉娇, 金中武, 周银军, 刘小斌, 李志晶
DOI: 10.11660/slfdxb.20240304
多沙河流上水电站取水发电,泥沙问题是需要解决的关键问题。本文通过物理模型试验,研究了巴基斯坦卡洛特水电站泥沙淤积发展规律。结果表明:通过“分级相机拉沙”排沙优化调度运行方式和“双重弯道分沙取水”枢纽布局,卡洛特水电站的淤积平衡年限延长至20年,坝上游8.15 km河段泥沙累积淤积量为4782.3万m3,平均淤厚27.4 m,最大淤厚51.7 m,兴利库容保留率78.56%;蓄水期,过机水流含沙量降低92.1%,汛前和汛后过机水流含沙量降低33.7%,全年通过电厂机组的水流含沙量不超过1.2 kg/m3,过机泥沙粒径原型值最大为0.02 mm,基本无粗沙过机问题。卡洛特水电站排沙调度方式和枢纽布局为解决高原地区多沙河流水电站泥沙问题提供了解决思路。
2024 Vol. 43 (3): 35-42 [摘要] ( 26 ) PDF (1147 KB)  ( 63 )
43 计及不确定性的风光抽蓄发电系统容量优化
刘帅, 吴胜洋, 刘卫亮, 刘长良, 王昕, 康佳垚
DOI: 10.11660/slfdxb.20240305
风光等新能源的大规模利用是实现双碳目标的重要途径,其不确定性影响电力系统稳定运行和对新能源的消纳能力。对此,本文提出了一种计及不确定性的风光抽蓄联合发电系统容量优化配置方法。首先,采用不同的随机分布函数来描述风电、光伏发电的出力特性和负荷分布情况,建立了互补发电系统数学模型;其次,构建了基于信息间隙决策理论与熵权法的双层容量优化配置模型;最后,采用多元宇宙优化算法求解容量优化配置方案。算例结果表明,投资者可以根据投资意愿,对源荷不确定性采取不同的配置策略,所得的运行结果均能很好地满足不同运行模式和多种运行场景的要求;能有效地降低综合成本、提高新能源消纳能力,并且能保持抽蓄电站的长久运行。
2024 Vol. 43 (3): 43-56 [摘要] ( 46 ) PDF (754 KB)  ( 118 )
57 考虑超标准洪水作用的沥青心墙坝溃决生命损失评估模型
王琳, 王桑蓬, 刘云贺, 董静
DOI: 10.11660/slfdxb.20240306
抗冲刷能力更强的沥青心墙坝一旦遭遇超标准洪水,将面临溃决风险,对下游人民造成严重威胁。现有针对沥青心墙坝的溃决生命损失研究尚属匮乏,亟需开展生命损失评估。本文分析超标准洪水作用下沥青心墙坝的溃决特征,考虑生命损失影响因素之间的相互作用过程,基于溃决洪水致灾机制构建生命损失定量评估模型,实现溃决生命损失的快速定量分析;通过方法对比和敏感性分析,明晰不同影响因素对溃决生命损失的作用规律。将模型应用于新疆射月沟溃决案例发现:溃决洪峰流量为3320 m3/s,溃决历时3.35 h,与实际结果相符;生命损失定量模型分析结果为31人,与实际误差在11%以内,优于其他损失模型;风险人口的敏感性指数Imax和Imin值最大,分别为1.436、0.486,是射月沟溃决生命损失最重要的影响因素,其他依次为洪水严重性、是否撤离、警报时间、淹没范围。
2024 Vol. 43 (3): 57-70 [摘要] ( 25 ) PDF (5677 KB)  ( 48 )
71 基于时序运行模拟的水火风光储互补系统电源优化配置
姜梦妍, 王筱, 董闯, 王社亮, 周恒, 高洁
DOI: 10.11660/slfdxb.20240307
系统时序运行模拟是水火风光储互补系统电源规模优化配置的关键环节。对于水火风光储多能互补系统8760逐小时运行模拟,按照小时尺度构建的模型规模很大,直接求解困难。本文提出按时间尺度逐层分解、递进优化的高效求解算法,精确模拟系统全年逐小时调度运行过程。在此基础上,构建双层规划模型对由风电、光伏、水电、火电、抽水蓄能、梯级水电站混合式抽水蓄能和电化学储能等电源组成的并网多能互补系统的电源容量进行优化配置。将模型应用在青海省电网系统中,对风电、光伏、抽水蓄能电站和基于水电站的可逆机组容量进行优化,得到电源最佳配置方案。
2024 Vol. 43 (3): 71-83 [摘要] ( 23 ) PDF (1804 KB)  ( 49 )
84 不同温度下再生骨料沥青混凝土动态抗压性能研究
董静, 王颖, 于成洋, 刘云贺, 宁致远, 陈亮亮
DOI: 10.11660/slfdxb.20240308
为进一步研究再生骨料沥青混凝土在水工建筑物中的适用性,本文在不同温度环境中对再生骨料水工沥青混凝土的动态力学特性进行试验研究。对再生骨料水工沥青混凝土在温度为-10℃~ 10℃和应变速率为10-5 ~ 10-2 s-1的条件下进行动态抗压性能试验研究。试验结果表明:再生骨料水工沥青混凝土的抗压强度和弹性模量与温度成反比关系,与加载速率成正比关系;峰值应变与温度成正比关系,与加载速率成反比关系。通过温度影响因子和相关性系数分析,发现抗压强度和弹性模量随着温度升高逐渐减小并趋于某一定值。
2024 Vol. 43 (3): 84-93 [摘要] ( 28 ) PDF (991 KB)  ( 61 )
94 基于面板数据模型的拱坝缺失数据填补方法
崔欣然, 石立, 陆希, 顾昊, 吴艳, 朱明远
DOI: 10.11660/slfdxb.20240309
混凝土拱坝作为重要的水工建筑物,由于监测设备故障、人为因素等影响,导致其监测数据频繁出现缺失的现象,降低了大坝安全评估与预测的有效性与准确性。传统方法多仅依赖单测点测值进行插补,忽略了测点之间的相关性与异质性。本文提出了一种基于面板数据模型的变形缺失数据插补方法。首先,改进传统变形相似性增量速度指标,解决了其分母可能等于零的问题。其次,提出了一种组合加权方法以计算变形相似性综合指标,并采用改进的基于密度聚类方法对变形监测点进行分类。随后,建立了面板模型,以填补不同区域内的缺失数据。本文提出的方法可以更准确地填补混凝土拱坝变形数据的缺失,从而能够有效地解决变形监测数据缺失的问题。
2024 Vol. 43 (3): 94-107 [摘要] ( 29 ) PDF (837 KB)  ( 73 )
108 基于耐震时程法的高拱坝地震易损性分析
陈灯红, 王睿楠, 林天成, 潘子悦, 张心瀚
DOI: 10.11660/slfdxb.20240310
基于耐震时程分析方法(ETA),建立了三维坝体-库水-地基动力相互作用模型,进行高拱坝抗震性能评价。以基于目标反应谱合成的10条耐震加速度时程曲线为地震输入,选取坝体损伤体积比、坝顶坝踵顺河向相对位移和拱冠梁横缝开度作为结构性能指标,通过对结构不同性能水准的定义,建立了极限状态与结构性能指标之间的关系,以此为基础绘制易损性曲线。结果表明:随着耐震时程输入时间的增加,拱坝的各项响应值随之增大,不同响应指标对地震强度的敏感性不同,且ETA法与增量动力分析法(IDA)得到的响应结果基本一致,在同一性能水平下采用不同评价指标时对应的超越概率也不相同。因此,在进行结构的抗震性能评价时应综合考虑不同结构响应指标,选取不同性能下超越概率最大的结构响应指标进行分析。
2024 Vol. 43 (3): 108-119 [摘要] ( 24 ) PDF (4640 KB)  ( 59 )
120 基于深度蒙特卡洛树搜索的拱坝仓面排序研究
宋文帅, 任炳昱, 关涛
DOI: 10.11660/slfdxb.20240311
合理的仓面排序方案对于加快工程进度和优化资源配置有着重要影响。然而,现有仓面排序方法将这一序贯决策问题简化,多数采用多属性决策方法,存在仅对大坝实时施工状态进行分析以及未考虑未来仓面浇筑方案对当前排序策略影响的问题;部分采用多目标优化方法进行仓面排序多目标优化问题分析,但主要是采用静态权重,存在忽略了仓面排序策略随环境动态变化的不足。针对以上问题,本文提出基于深度蒙特卡洛树搜索的拱坝仓面排序方法。首先,分析仓面排序问题的约束条件和目标函数,建立仓面排序强化学习模型;其次,针对仓面排序强化学习模型具有复杂且庞大的离散状态空间,为提高搜索效率,提出融合深度学习的蒙特卡洛树搜索方法,分别利用深度神经网络进行先验动作概率分布预测和策略函数评估;最后,以乌东德拱坝工程为例进行研究,结果表明本文方法可以有效地分析拱坝仓面排序问题,且相比于粒子群方法、证据理论方法,本文方法分析的施工工期可分别提前6天、14天,平均机械利用率分别提高1.19%、1.35%。本研究为拱坝仓面排序分析与优化提供了新思路。
2024 Vol. 43 (3): 120-130 [摘要] ( 25 ) PDF (2335 KB)  ( 58 )
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